4. Микропроцессор

Микропроцессор является «мозгом» компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных устройств компьютера. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. В IBM PC используются микропроцессоры, разработанные фирмой Intel, а иногда — совместимые с ними микропроцессоры других фирм.

Характеристики микропроцессоров. Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Наиболее распространены модели Intel-8088, 80286, 80386SX, 80386, 80486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, Pentium III они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту, — чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора.

Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции (например, сложение или умножение) за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Поэтому, например, микропроцессор Intel-80386 работает раза в два быстрее Intel-80286 с такой же тактовой частотой.

Модели микропроцессоров. Исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC XT используют микропроцессор Intel-8088. В начале 80-х годов эти микропроцессоры выпускались с тактовой частотой 4,77 МГц, сейчас они выпускаются, как правило, с тактовой частотой от 166 до 600 МГц. Модели с увеличенной производительностью (тактовой частотой) иногда называются Turbo-XT.

Модель IBM PC AT использует более мощный микропроцессор Intel-80286, и ее производительность приблизительно в 4-5 раз больше, чем у IBM PC XT. Исходные варианты IBM PC AT работали на микропроцессорах с тактовой частотой 6 МГц. Микропроцессор Intel-80286 имеет несколько больше возможностей по сравнению с Intel-8088, но эти дополнительные возможности используются очень редко, так что большинство программ, работающих на AT, будет работать и на XT.

В 1988-1991 гг. большая часть выпускаемых компьютеров была основана на достаточно мощном микропроцессоре Intel-80386. Этот микропроцессор (называемый также 80386DX) работает в 2 раза быстрее, чем работал бы 80286 с той же тактовой частотой. Обычный диапазон тактовой частоты 80386DX — от 25 до 40 МГц. Кроме того, 80386 имеет значительно больше возможностей по сравнению с Intel-8088, в частности содержит мощные средства для управления памятью и команды для 32-разрядных операций (в отличие от 16-разрядных 80286 и 8088).- Поэтому многие производители программного обеспечения разрабатывают программы специально для Intel-80386. Фирмой Intel разработан также микропроцессор Intel-80386SX, он ненамного дороже Intel-80286, но обладает теми же возможностями, что и Intel-80386, только при более низком быстродействии (приблизительно в 1,5-2 раза).

Получивший в последнее время широкое распространение микропроцессор Intel-80486 (или 80486DX) мало отличается от Intel-80386, но его производительность в 2—3 раза выше. Среди его особенностей следует отметить встроенную кэш-память (см. ниже) и встроенный математический сопроцессор. Фирмой Intel также разработаны более дешевый, но менее производительный вариант — 80486SX и более дорогой и более быстрый вариант — 80486DX2. Тактовая частота 80486 обычно находится в диапазоне 33-66 МГц.

В 1993 г. фирмой Intel был выпущен новый микропроцессор Pentium (ранее анонсировавшийся под названием 80586). Этот микропроцессор еще более мощен, особенно при вычислениях над вещественными числами.

Выбор типа микропроцессора. Быстродействие основного микропроцессора во многом определяет скорость работы всего компьютера и, тем самым, диапазон применения компьютера:

• компьютеры на основе микропроцессоров Intel-8088 (или Intel-8086) работают очень медленно, они уже полностью устарели и почти полностью вышли из употребления;

• компьютеры на основе микропроцессора Intel-80286 обеспечивают необходимое быстродействие для набора текстов, ввода исходных данных для бухгалтерских и аналогичных задач, большинства компьютерных игр и т.д. Однако новые компьютеры такого класса покупать вряд ли целесообразно, так как для работы с большинством современных программ с графическим интерфейсом (например, с программами, выполняемыми в среде Windows) они практически не пригодны;

• компьютеры на основе микропроцессоров Intel-80386SX и DX, Intel-80486SX обеспечивают достаточную вычислительную мощность для большинства рабочих мест под управлением как DOS, так и Windows: для программирования, работы с не очень большими базами данных, макетирования несложных изданий и т.д. Однако для комфортной работы в среде Windows лучше приобрести более мощный компьютер;

• микропроцессоры Intel-80486DX и DX2 могут применяться для тех задач, где требуется высокое быстродействие компьютера: для файл-серверов больших локальных сетей, для мощных издательских, графических или анимационных программ, для решения серьезных вычислительных задач и т.д.;

• микропроцессор Pentium занимает все более лидирующие позиции на рынке, особенно в крупных городах. Его целесообразно применять для таких приложений, как воспроизведение видеоизображений в реальном времени, большие задачи трехмерного проектирования и моделирования, создания мощных файл-серверов и многопроцессорных систем.